摻雜金屬的量子點(diǎn)及l(fā)ed器件和背光模組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及量子點(diǎn)及背光技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種摻雜金屬的量子點(diǎn)及使用該量子點(diǎn)制備的LED器件和背光模組。
【背景技術(shù)】
[0002]作為液晶顯示器的重要組成部件，背光模組為液晶顯示器提供光源，同時(shí)其發(fā)光效果也決定著顯示器上的色彩呈現(xiàn)。目前市面上的背光模組內(nèi)的光源主要分為兩種，一種是冷陰極燈管(cold cathodefluorescent lamp, CCFL)和發(fā)光二極管(light emittingd1de, LED)，其中LED在節(jié)能環(huán)保、材料體積和使用壽命等方面具有更明顯的優(yōu)勢(shì)，因此逐漸取代CCFL成為液晶顯示器的背光光源。
[0003]但是對(duì)于普通的白光LED而言，其色域水平僅在72%左右，甚至更低，這對(duì)于液晶顯示器的色彩表現(xiàn)非常不利。為了提高色域，量子點(diǎn)(quantum dot)背光源技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。采用量子點(diǎn)技術(shù)時(shí)，通常的做法是利用量子點(diǎn)的光致發(fā)光技術(shù)，即使用普通白光LED(此光源發(fā)出的光線以藍(lán)光為主)，通過激發(fā)紅色和綠色兩種量子點(diǎn)熒光粉，將三種顏色的光混合形成白光，從而使顯示器的色域提高至100%。該做法中的關(guān)鍵之處在于量子點(diǎn)的光轉(zhuǎn)化效率，它直接影響著量子點(diǎn)的用量，間接影響顯示器的經(jīng)濟(jì)成本。
[0004]專利CN 103487857 A公開了一種量子點(diǎn)薄膜及背光模組，其量子點(diǎn)薄膜中的量子點(diǎn)層包括基質(zhì)和均勻分散在基質(zhì)中的量子點(diǎn)以及擴(kuò)散粒子，通過光線照射擴(kuò)散粒子形成散射，以增加光線通過量子點(diǎn)層的光程，借此提高量子點(diǎn)利用率，提高光轉(zhuǎn)化效率。
[0005]專利CN 103852817 A公開了一種應(yīng)用于背光模組的量子點(diǎn)膜，該量子點(diǎn)膜包括量子點(diǎn)層，在量子點(diǎn)層上下表面分別設(shè)置有上阻水層和下阻水層，量子點(diǎn)層包括膠黏劑、表面具有微孔結(jié)構(gòu)的硅膠微粒、擴(kuò)散粒子和量子點(diǎn)。主要通過光線在硅膠微粒的微孔中的折射提尚量子點(diǎn)利用率。
[0006]專利CN 204062680 U公開了一種裝有量子點(diǎn)封裝管的背光模組及其顯示裝置，該背光模組包括LED燈條、量子點(diǎn)封裝管、量子點(diǎn)封裝管夾持裝置、導(dǎo)光板。該專利技術(shù)利用量子點(diǎn)封裝管加持裝置將量子點(diǎn)封裝管穩(wěn)定且牢固的固定在背光模組光源不，將所有藍(lán)光轉(zhuǎn)化為白光，以提高光利用效率和防止漏藍(lán)光。
[0007]專利CN 104566015 A公開了一種量子點(diǎn)背光模組，包括發(fā)光二級(jí)管、反射片、導(dǎo)光板、多個(gè)網(wǎng)點(diǎn)以及量子點(diǎn)，通過間隔設(shè)置網(wǎng)店且將量子點(diǎn)材料封裝在網(wǎng)點(diǎn)中，從而在實(shí)現(xiàn)高色域光源的同時(shí)，減少量子點(diǎn)材料的使用量，降低成本。
[0008]專利CN204300782 U公開了一種側(cè)入式LED背光源，包括下蓋、反射膜、導(dǎo)光板、第一擴(kuò)散膜、第一增光膜、第二擴(kuò)散膜、第二增光膜、中框、散熱鋁座以及發(fā)光條，該發(fā)光條包括有基板、藍(lán)色LED芯片及LED透鏡，通過采用藍(lán)色LED芯片，并配合濾光膜、量子點(diǎn)熒光粉層和調(diào)光層，將藍(lán)光變?yōu)榘坠?，提高顯色效果、降低光損耗。
[0009]雖然上述專利技術(shù)中已公開多種量子點(diǎn)薄膜或利用量子點(diǎn)技術(shù)制成的背光模組，但是由于主要是利用藍(lán)光或藍(lán)綠光LED芯片(GaN或InAs)激發(fā)不同尺寸量子點(diǎn)的封裝膜或管，因此仍然存在一些問題:
[0010]1、當(dāng)背光模組采用量子點(diǎn)封裝管時(shí)，會(huì)使得LED藍(lán)光光源距離導(dǎo)光板的距離增加，而且量子點(diǎn)條的尺度加大，不利于窄邊框設(shè)計(jì)；此外，導(dǎo)光板對(duì)光源的耦合角度不夠，使得導(dǎo)光板的萃取效率下降。
[0011]2、當(dāng)背光模組采用量子點(diǎn)薄膜時(shí)，為了提高光利用效率，通常會(huì)在薄膜中加入較多的擴(kuò)散粒子，通過增加光的散射來增加光線通過量子點(diǎn)的光程。但正因?yàn)樯⑸漭^多，會(huì)直接增加光損，這不利于薄型化設(shè)計(jì)。此外，量子點(diǎn)的水氧敏感的問題使得膜片必須有水氧隔絕層及密封的邊緣封裝(邊緣無效區(qū))，這不利于窄邊框設(shè)計(jì)。
[0012]基于上述分析可知，量子點(diǎn)的最佳封裝手段是直接封裝于LED中，但是，由于目前量子點(diǎn)的熱穩(wěn)定性差，光致發(fā)光熱衰嚴(yán)重，阻礙其封裝于LED中的應(yīng)用，因此有必要對(duì)現(xiàn)有的量子點(diǎn)及其背光技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)以提高量子點(diǎn)出光效率及熱穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的在于提供一種摻雜金屬的量子點(diǎn)及使用該量子點(diǎn)制備的LED器件和背光模組，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中的量子點(diǎn)熱穩(wěn)定性差、光致發(fā)光效率低而導(dǎo)致其不適宜封裝在LED芯片中的問題。
[0014]具體地，本發(fā)明包括四個(gè)方面。
[0015]【主題:量子點(diǎn)】第一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種摻雜金屬的量子點(diǎn)，包括本征量子點(diǎn)和摻雜金屬，所述本征量子點(diǎn)由I B族元素、II B族元素、III A族元素、V A族元素或VIA族元素中的任意兩種或幾種組成，所述摻雜金屬為I B族元素、VID族元素或VIB族元素中的一種或幾種。
[0016]【量子點(diǎn)-具體組成元素】進(jìn)一步地，所述本征量子點(diǎn)為CdSe、ZnS、ZnSe或CuInS化合物中的一種或幾種，所述摻雜金屬為Ag、Cr、Ni或Cu中的一種或幾種。例如，所述本征量子點(diǎn)為ZnSe，在所述ZnSe量子點(diǎn)中摻雜有金屬Cu ;或者所述本征量子點(diǎn)為CdSe，在所述CdSe量子點(diǎn)中摻雜有金屬Ag ;又或者，所述本征量子點(diǎn)為CuInS，在所述CuInS量子點(diǎn)中摻雜有金屬Cr。
[0017]【量子點(diǎn)-摻雜金屬含量】進(jìn)一步地，在所述摻雜金屬的量子點(diǎn)中，所述摻雜金屬的含量為2-8 %，該含量范圍包括了其中的任何具體數(shù)值，例如3%、4%、5%、6%、7%或8%，優(yōu)選地，所述摻雜金屬的含量為5%。
[0018]【主題-制備方法】第二個(gè)方面，本發(fā)明還提供一種上述摻雜金屬的量子點(diǎn)的制備方法，所述制備方法包括以下步驟:
[0019]準(zhǔn)備本征M子點(diǎn)和待慘雜金屬；
[0020]在加熱回流、攪拌條件下，將所述摻雜金屬注入到所述本征量子點(diǎn)中，形成所述摻雜金屬的量子點(diǎn)。
[0021]【加熱溫度】進(jìn)一步地，所述加熱回流溫度為140_180°C，該溫度范圍包括了其中的任何具體數(shù)值，例如140°C、150°C、160 °C、170°C或180 °C，優(yōu)選地，所述加熱回流溫度為160。。。
[0022]【攪拌時(shí)間】進(jìn)一步地，所述攪拌時(shí)間為5?10h。該時(shí)間范圍包括了其中的任一點(diǎn)值，例如5h、6h、7h、8h、9h或10h，優(yōu)選地，所述攪拌時(shí)間為7.5h。
[0023]【主題:LED器件】第三個(gè)方面，本發(fā)明提供一種LED器件，所述LED器件包括正電極、負(fù)電極以及設(shè)置在所述正電極和所述負(fù)電極之間的量子點(diǎn)介質(zhì)層，所述量子點(diǎn)介質(zhì)層由所述摻雜金屬的量子點(diǎn)組成。
[0024]【介質(zhì)層種類】進(jìn)一步地，所述量子點(diǎn)介質(zhì)層包括藍(lán)光量子點(diǎn)介質(zhì)層、綠光量子點(diǎn)介質(zhì)層和紅光量子點(diǎn)介質(zhì)層。
[0025]【各顏色層-順序】進(jìn)一步地，從所述負(fù)電極到所述正電極之間，依次設(shè)置所述藍(lán)光量子點(diǎn)介質(zhì)層、所述綠光量子點(diǎn)介質(zhì)層和所述紅光量子點(diǎn)介質(zhì)層，使所述藍(lán)光量子點(diǎn)介質(zhì)層兩側(cè)分別接觸所述負(fù)電極和所述綠光量子點(diǎn)介質(zhì)層，所述紅光量子點(diǎn)介質(zhì)層兩側(cè)分別接觸所述正電極和所述綠光量子點(diǎn)介質(zhì)層。
[0026]【各顏色層-厚度】進(jìn)一步地，所述藍(lán)光量子點(diǎn)介質(zhì)層的厚度為1_5μπι，該厚度范圍包括了其中的任何具體數(shù)值或數(shù)值范圍，例如I ym、2 μηι、2.5 μηι、3 μηι、4 μπι或5 μπι，優(yōu)選地，所述藍(lán)光量子點(diǎn)介質(zhì)層的厚度為3 μ m ;所述綠光量子點(diǎn)介質(zhì)層的厚度為1-5 μ m，該厚度范圍包括了其中的任何具體數(shù)值，例如I μπι、2μπι、2.5μπι、3μπι、4μπι或5μπι，優(yōu)選地，所述綠光量子點(diǎn)介質(zhì)層的厚度為2 μπι;所述紅光量子點(diǎn)介質(zhì)層的厚度為1-5 μ m，該厚度范圍包括了其中的任何具體數(shù)值，例如I μπκ?.5 μηι、2 μηι、2.5 μηι、3 μηι、4 μ??或5 μ??，優(yōu)選地，所述藍(lán)光量子點(diǎn)介質(zhì)層的厚度為2 μπι。
[0027]【紅色介質(zhì)層-具體】進(jìn)一步地，所述紅光量子點(diǎn)介質(zhì)層包括摻雜有金屬Cu的ZnSe量子點(diǎn)，所述摻雜有金屬Cu的ZnSe量子點(diǎn)的粒徑約為18_25nm，該粒徑范圍包括了其中的任何具體數(shù)值，例如18nm、19nm、20nm、21nm、22nm、23nm、24nm或25nm，優(yōu)選地，所述粒徑為23nm。
[0028]【綠色介質(zhì)層-具體】進(jìn)一步地，所述綠光量子點(diǎn)介質(zhì)層包括摻雜有金屬Cu的ZnSe量子點(diǎn)，所述摻雜有金屬Cu的ZnSe量子點(diǎn)的粒徑約為12_20nm，該粒徑范圍包括了其中的任何具體數(shù)值，例如12nm、13nm、14nm、15nm、16nm或17nm，優(yōu)選地，所述粒徑為17nm。
[0029]【藍(lán)色介質(zhì)層-具體】進(jìn)一步地，所述藍(lán)光量子點(diǎn)介質(zhì)層包括摻雜有金屬Cu的ZnSe量子點(diǎn)，所述摻雜有金屬Cu的ZnSe量子點(diǎn)的粒徑約為8_12nm，該粒徑范圍包括了其中的任何具體數(shù)值，例如8nm、9nm、10nm、Ilnm或12nm，優(yōu)選地，所述粒徑為llnm。
[0030]【正電極和負(fù)電極】進(jìn)一步地，所述正電極和/或所述負(fù)電極為Ag電極、Al電極或ITO電極中的一種或幾種。
[0031]【LED器件-制備方法】進(jìn)一步地，所述LED器件采用蒸鍍或噴墨技術(shù)方法制備而成，通過所述蒸鍍或噴墨技術(shù)方法依次疊加所述負(fù)電極、所述藍(lán)光量子點(diǎn)介質(zhì)層、所述綠光量子點(diǎn)介質(zhì)層、所述紅光量子點(diǎn)介質(zhì)層和所述正電極，從而得到所述LED器件。
[0032]【主題-背光模組】第四個(gè)方面，本發(fā)明提供一種背光模組，所述背光模組包括導(dǎo)光板、設(shè)置在所述導(dǎo)光板一側(cè)邊緣的LED燈條、設(shè)置在所述導(dǎo)光板上方的光學(xué)膜片和設(shè)置在所述導(dǎo)光板下方的反射片，其中，所述LED燈條中包括若干上述LED器件。
[0033]【LED器件的排列】進(jìn)一步地，所述LED燈條還包括用于固定設(shè)置所述LED器件的燈框，所述燈框?yàn)殚L條形，若干所述LED器件沿所述燈框的長度方向排列，且所述燈框的寬度大于任一所述LED器件的寬度，用于容置所述LED器件。
[0034]【側(cè)入式】進(jìn)一步地，所述背光模組為側(cè)入式背光模組。
[0035]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:
[0036]1、在本發(fā)明中，利用金屬兀素?fù)诫s在量子點(diǎn)中得到新的量子點(diǎn)材料，這種量子點(diǎn)材料具有高溫下熒光穩(wěn)定不被猝滅的良好性能，從而克服了現(xiàn)有量子點(diǎn)的熱穩(wěn)定性較差、電致發(fā)光效率較低的問題。
[0037]2、在本發(fā)明中，分別制得了不同顏色的量子點(diǎn)介質(zhì)層，由于這些量子點(diǎn)介質(zhì)層具有良好的熱穩(wěn)定性，因此可以封裝在一起構(gòu)成新型的量子點(diǎn)LED，通過發(fā)出紅、綠、藍(lán)混合而成的白光，能夠?qū)崿F(xiàn)高色域的呈現(xiàn)。
[0038]3、本發(fā)明技術(shù)打破了現(xiàn)有的背光模組需要在藍(lán)光或藍(lán)綠光LED芯片外另行封裝量子點(diǎn)薄膜或封裝管的局限，從而克服了量子點(diǎn)技術(shù)在中小尺寸顯示屏幕產(chǎn)品中的應(yīng)用難點(diǎn)。由于本發(fā)明技術(shù)能夠直接將不同顏色的量子點(diǎn)介質(zhì)層封裝在LED中，因此能夠使LED器件按照簡(jiǎn)單的長條形布局設(shè)置在背光模組中，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，非常適用于側(cè)入式的背光模組，使顯示器件可以做得更薄更窄，從而使超薄和窄邊框產(chǎn)品設(shè)計(jì)的空間較大。
【附圖說明】
[0039]圖1是未摻雜金屬的ZnSe量子點(diǎn)與本發(fā)明摻雜金屬的ZnSe量子點(diǎn)的溫度衰減測(cè)試對(duì)比圖。
[00